抽水蓄能电站励磁系统的安装与调试

刘轲 周志文 石天磊

摘要：改革开放以来，我国的水利工程行业发展迅速，尤其是进入21世纪以来，抽水蓄能电站更是得到了迅猛发展。我国是一个农业大国且人口众多，对于电能的需求量日益增加，抽水蓄能电站作为一种强力的发电设备，能在很大程度上满足人们生产生活对于电力的需求，同时它的稳定运转也能够大大提高农业生产的生产效率，以满足各种农业生产需求。然而，现阶段抽水蓄能电站的励磁系统大多都还不完善，其安装和调试工作还有很大的提升空间。在这个背景下，本文对抽水蓄能电站励磁系统的安装和调试进行具体的分析和探讨。

关键词：抽水蓄能电站；励磁系统；安装；调试

中图分类号：TU857 文献标识码：A 文章编号：2095-6487 （2018） 01-0068-02

0 引言

抽水蓄能电站的使用原理是在电力负荷量过低时，利用电能将水抽到上游水库，在电力负荷过高时，将水再放至下游水库。它能够储存多余的电能，以解决用电高峰期时电能不足的状况，也能为相关事故储存备用电能。我国在抽水蓄能电站的建设方面起步较晚，但由于社会主义经济发展较快，科学技术进步明显，因此其后期建设的起点较高。励磁系统作为抽水蓄能电站的一个重要组成部分，它对发电机的稳定性具有重大影响[1]，它的正常运转对抽水蓄能电站的稳定运行起到重要的保障作用。因此，必须要重视励磁系统的安装和调试工作。

1 安装电站励磁系统的策略

（1）安装设备。

（2）铺设电缆的相关连接线。

因为导磁材料极易受到大电流磁场的影响，在铺设励磁系统的交流回路间相关连接线时，这一点应该要引起重视。若在铺设时选用的是多个单股电线，则每3根电线之间在连接时应形成“品”字形，这样可将对励磁电流的干扰降至最低。在靠近电缆支撑材料的选择上，像环氧玻璃板、不锈钢等无导磁或导磁能力较低的材料更适合。若想用电缆去连接励磁直流回路，要尽量使用等长的电缆，以此来减少对均流效果的影响。由于本公司采用的励磁系统是unitrol 5000型，因为其具备自动均流的功能，因此在这方面只有很小的影响。

励磁unitrol 5000型系统具有非常完备的接地系统，对系统柜内所有有金属外壳的器件，全部要求接地处理，也提供了接地点给所有的线路板，大部分接地点经过横贯所有柜体的接地母排进行接地。

（3）安装盘柜。

2 励磁系统的启动调试

2.1 机组的SFC启动方式

要想精准确定转子的初始位置，就必须做到以下几点：暂停抽水蓄能电站发动机的运转，这时变化的励磁电流能够使定子感应出励磁电压，然后SFC通过PT对这些电压进行检测，确定转子的具体位置，之后再手动将轴线旋转四分之一，并重复设置位置顺序，从而最终检测转子位置是否正确；将配有转子的位置传感器装置在机组大轴的尾部，然后进行大轴和转子磁极的转盘同时旋转的模拟操作[2]。在旋转过程中，转子一旦经过一个磁极，位置传感器就会收到一个脉冲方波信号，然后由SFC系统对其进行处理，使其产生触发脉冲控制逆变桥，从而形成通向定子的三相电流。

SFC的启动方式主要是按照以下顺序来进行的：首先，SFC接收到开始启动的信号，随即就合SFC输出断路器，然后励磁系统开始启动；其次，通过转子的位置来确定最合适的电流注入相，在低频状态下，SFC对晶闸管实施前置性关闭并进行换相，而在高频状态下，只要当频率大于5Hz时，SFC就会进行自动换相；当转速与额定转速相接近时，SFC系统就会自动退出，然后投入同期装置。

在启动励磁系统时，应采用ECR方式，当机组处于转动状态时，应将励磁电流设置为50%/rn。此外，应当在转速与额定转速相接近时，对SFC进行切除，且由同期装置控制。

2.2机组的背靠背启动方式

在前一节中介绍了SFC启动方式，而背靠背启动方式则与其不同。在维持励磁电流与调速器导叶开启规律恒定不变时，上库水位直接决定着机组的拖动速度，高水位导致定子有较大的电流，所以有较快的启动速度，而低水位，启动情况刚好相反[3]。总体上，在启动速度方面，背靠背启动方式要明显优于SFC启动方式，但其要有很大的耗水量，因为上库的水对抽水蓄能电站而言是十分重要的，因此，SFC方式更适合启动机组，背靠背启动仅仅作为其备用方式。

2台机同时开启意味着同步转矩相连且向其中1台机组提供推动转矩。两台机组分别采用“发电机模式”和“水泵模式”，使用启动母线来对这两台机进行相连。在启动时，“水泵模式”的机组需要“发电机模式”机组向自己提供足够的推动转矩。

如图1，在连接被拖动机组（2号机：水泵模式）前启动母线一次母线已经有过换相，将在拖动机组（1号机：发电模式）侧的发电机出口断路器和中性点接地刀分别处于合闸和分闸的位置。退出有关保护措施，将2号机组拖动刀合闸。

1号机在励磁系统启动前自动打开调速器，2号机将压水过程完成。监控系统同时监测两台励磁系统[4]，选择好相应的模式后，监控系统向两台系统同时发布启动程序：（1）推动机组设为1号机（发电），并处于停机，励磁电流在启动前应为50%/fn，用ECR启动方式启动励磁系统；（2）被推动机组设为2号机（抽水），仿照l号机操作；（3）同步开启2台机组后，当其转速达到额定轉速后，并网处理，将励磁系统状态调至自动。l号机停机。

2.3电制动

抽水蓄能机组由于需要经常进行启动和停止动作，电制动可以在较大程度上减少停机用时，其方法是用一个定子三相短路回路，转子回路在短路开关关闭后产生励磁电流，由励磁变维持励磁系统运行供电。通常情况下，当机组的转速减少了约20%后，电制动启动：（1）励磁系统在断路器跳闸后进行切除；（2）在接收到电制动启动命令时，励磁系统对励磁电流和发电机电压进行检查，当电压值低于5%时，将制动信号设置待发送；（3）电制动开关的合闸动作由监控系统实施，接收到合闸信号后，系统用ECR方式将电制动启动，并将信号送出。

2.4调试Pss

在unitrol 5000型励磁系统中，Pss（电力系统稳定器）是用来对单元板MUB进行测量的软件，同步发电机的低频振荡会通过PSS引进的反馈信号来加以抑制，以此电网的稳定性提升，在实际使用过程中，应为不同的机组设置有略有不同的Pss参数，这样能在同时运行各机组时，都可以维持较好的稳定性[5]。

3 结束语

我国经济的高速发展使得人们对于电力的需求量不断增大，抽水蓄能电站作为一种新型发电方式，发电量大且环保节约，是当前最佳的发电选择。其励磁系统作为整个蓄能电站的重要组成结构，对电站的稳定运行提供重要保障，因此改善其安装和调试工作刻不容缓，只有这样，才能推动国民经济进一步发展。

参考文献

[1] 杨柳，赵晓琳，吕滔，等.某抽水蓄能电站发电电动机短路特性及空载特性试验分析[J].水电与抽水蓄能，2017.3 （3）：110 -116+109.

[2] 陶大军.发电电动机静止变频器起动强迫换流阶段若干问题研究[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2013.

[3] 胡波.抽水蓄能电站励磁系统的安装与调试[J].水电站机电技术，2010，33 （5）：41-44+64.

[4] 付元初.GB/T18482《可逆式抽水蓄能机组启动试运行规程》修订中的重大问题研究[J]水电站机电技术，2010，33 （2）：1-7+72.

[5] 陈昌宏扎戈尔斯克抽水蓄能电站发电电动机励磁系统的调试和运行[J].东方电机，1997 （1）：126-130.